TÜRKİYE’DE PLAZMİT ARACILI KİNOLON DİRENCİ
Hasan NAZİK, Betigül ÖNGEN
İstanbul Tıp Fakültesi, Mikrobiyoloji ve Klinik Mikrobiyoloji Anabilim Dalı, İSTANBUL
ÖZET
Kinolonlar tıpta ve veterinerlikte çeşitli infeksiyonların tedavisinde kullanılan geniş spektrumlu antibiyotiklerdir. Bu ilaçların yaygın kullanımı bakterilerde kinolon direnci gelişimine büyük ölçüde neden olmuştur. Bakterilerdeki kinolon direnci, genellikle topoizomerazları kodlayan kromozomal genlerde meydana gelen mutasyonlar sonucunda ortaya çıkmakta, ayrıca geri atım pompaları ve porinlerin kaybı kinolon direnci gelişmesine katkıda bulunmaktadır. Bununla birlikte son yıllarda yapılan çalışmalar kinolon direncinin yayılması ve artışının plazmit aracılı olabileceğini göstermiştir. Bugüne kadar plazmit aracılı kinolon direnci ile ilgili qnr, aac(6’)-Ib-cr, qepA olmak üzere üç gen tanımlanmıştır. 1998’de Martinez-Martinez ve ark. çoklu dirençli bir Klebsiella pneumoniae suşunda florokinolonların bakteriyel topoizome- razlar üzerine etkisini bloke eden, tekrarlayan pentapeptit protein ailesine ait 218 aminoasitlik bir proteini kodlayan plazmit aracılı kinolon direnci genini (qnrA) bildirmişlerdir. QnrA proteini, kinolonlara dirence, florokinolonların da MİK’lerinde artışa neden olmaktadır. Dünya genelinde Enterobacteriaceae ailesinden birçok bakteride saptanan qnrA genini, diğer plazmit aracılı kinolon direnci genleri olan qnrS, qnrB, qnrC, qnrD takip etmiştir. 2006 yılında farklı bir plazmit aracılı kinolon direnç geni olan aac(6’)-Ib-cr keşfedilmiştir. aac(6’)-Ib’nin -cr var- yantı olan bu gen norfloksasin ve siprofloksasin gibi bazı kinolonların enzimatik inaktivasyonu yoluyla duyarlılıklarında azalmaya yol açan bir aminoglikozit asetiltransferazı kodlar. Diğer plazmit aracılı kinolon direnç geni olan qepA ise Japonya ve Belçika’da Escherichia coli suş- larında tanımlanmıştır. 14 transmembran geri atım pompasıyla ilişkili olan 511 aminoasitlik bir proteini kodlayan qepA norfloksasin ve siprofloksasin gibi hidrofilik kinolonların hücre dışına pompalanması yoluyla atılmasına neden olarak, bu antibiyotiklerin MİK’lerini arttır- maktadır. Çok yakın zamanda Serratia marcescens suşlarında smaqnr isminde kromozom kaynaklı yeni bir gen bildirilmiştir. S.marcescens Db11 suşundaki Smaqnr proteininin QnrB1 ile % 80 oranında benzerlik gösterdiği saptanmıştır. Türkiye’de plazmit aracılı kinolon direnç geni olan qnrA, ilk kez 2005 yılında SHV-7 beta-laktamazı üreten Enterobacter cloacae ile VEB-1 ve OXA-48 beta-laktamazı üreten Citrobacter freundii suşlarında saptanmıştır. qnrA’nın ardından, son yıllarda yapılan çalışmalarla ülkemizde diğer plazmit aracılı kinolon direnci genlerinden qnrB, qnrS ve aac(6’)-Ib-cr’nin varlığı da gösterilmiştir.
Bu makalede kinolonların genel özelliklerine kısaca değinildikten sonra plazmit aracılı kinolon direnci genlerinin keşfi ve bu konuda Türkiye’de yapılan çalışmalar gözden geçirilmiştir.
Anahtar sözcükler: aac(6’)-Ib-cr, kinolon, qepA, qnr, smaqnr, Türkiye
SUMMARY
Plazmid-mediated Quinolone Resistance in Turkey
Quinolones are broad spectrum agents for treatment of a variety of clinical and veterinary infections. Widespread use of these agents has largely contributed to the rise of bacterial quinolone resistance. Bacterial resistance to quinolones usually results from mutations in the chromosomal genes encoded topoisomerases and as well the expression of efflux pumps and loss of porines contributed to development of quinolone resistance. However recent studies have shown that the spread and increase of quinolone resistance due to plasmid-mediated mechanism. Since today, three plasmid mediated quinolone resistance mechanisms, qnr, aac(6’)-Ib-cr, qepA, have been described. In 1998, Martinez-Martinez et al reported a plasmid mediated resistance determinant (qnrA) encodes 218 aminoacid which belongs to pentapeptide repeat family of proteins block the action of flouroquinolones on bacterial topoisomerases in a multiresistant Klebsiella pneumoniae. QnrA protein confers resistance to quinolones and increases MICs of floroquinolones. qnrA determinants have been detected in worldwide in many enterobacterial species and followed by other plasmid mediated quinolone determinants, qnrS, qnrB, qnrC, qnD. In 2006, a different plasmid mediated quinolone resistance determinant, aac(6’)-Ib-cr is discovered. The -cr variant of aac(6’)-Ib encodes of an aminoglycoside acetyltrans- ferase cabaple of enzymatic inactivation of certain quinolones as norfloxacin and ciprofloxacin and conferring reduced susceptibility. Another plasmid mediated quinolone resistance determinant, qepA has been recently identified in Escherichia coli strains in Japan and Belgium. qepA encodes 511 aminoacid protein belonging to 14 transmembran segment efflux pumps, causes to pump out hydropilic quinolones such as norfloxacin and ciprofloxacin and increases the MICs of these agents. Very recently, a new chromosome-encoded quinolone resistance deter- minant, named smaqnr, from Serratia marcescens strains is reported. 80 % amino acid identity was detected between Smaqnr protein in S.marcescens Db11 and QnrB1. In Turkey, plasmid mediated quinolone resistance determinant, qnrA was first detected in two strains, a SHV-7 beta-lactamase producing E.cloacae and a VEB-1 and OXA-48 beta-lactamase producing Citrobacter freundii in 2005. After detection of qnrA, other plasmid mediated determinants qnrB, qnrS and aac(6’)-Ib-cr were reported in Turkey.
In this article the discovery of plasmid mediated quinolone resistance determinants and studies related with this subject in Turkey are reviewed after mentioning briefly about general characteristics of quinolones.
Keywords: aac(6’)-Ib-cr, qepA, qnr, quinolone, smaqnr, Turkey
Yazışma adresi: Betigül Öngen. İstanbul Tıp Fakültesi, Mikrobiyoloji ve Klinik Mikrobiyoloji Anabilim Dalı, İSTANBUL Tel.: 0212- 414 20 00/32627
e-posta: ongenb@gmail.com
Alındığı tarih: 29.12.2009; revizyon kabulü: 30.12.2009
GİRİŞ
Antibakteriyel direnç ülkemizde olduğu gibi tüm dünyada infeksiyon hastalıklarının tedavisinde güçlüklere neden olmaktadır(31). Son yıllarda birçok antibiyotik direnç mekanizması- nın birlikteliği ile klinikte kullanılan tüm antibi- yotiklere dirençli bakterilere rastlanmaktadır.
Özellikle direnç genlerinin plazmitler ile aktarı- labilir olması ve bu plazmitler üzerinde çok sayıda antibiyotik direnç geninin bir arada bulu- nabilmesi, direncin hızla yayılması yanında, birçok antibiyotiğin de klinik kullanımdan kal- dırılmasına neden olmuştur(8). Plazmitler aracılı- ğı ile beta-laktamlar, makrolitler, aminoglikozit- ler gibi birçok antibiyotik grubuna direnç geliş- tiği bilinmekle birlikte, 1998 yılına kadar kinolon grubu antibiyotiklere plazmitler aracılığı ile direnç gelişebileceği kesin olarak bilinmiyor-
du(6,14). ABD’de çoklu antibiyotik direncine sahip
bir Klebsiella pneumoniae suşunda plazmit aracılı kinolon direncine neden olan qnr (quinolon resistance) geninin saptanmasının ardından bu konuda yapılmış çalışmalar dünya genelinde hızla artmıştır(15,17,34,40). Ülkemizde ise 2005 yılın- da yapılan bir çalışma ile plazmit aracılı kinolon direnci ilk kez gösterilmiş, sonrasında farklı
merkezlerden yapılan çalışmalarla bu tip diren- cin varlığı gösterilmeye başlamıştır(21).
Bu makalede kinolon grubu antibiyotikle- rin kimyasal yapısı, etki mekanizması, antibak- teriyel spektrumu ve klinikte kullanımından kısaca söz edildikten sonra, plazmit aracılı kino- lon direncinin keşfi, önemi ve bu konuda ülke- mizde yapılan çalışmaların gözden geçirilmesi amaçlanmıştır.
KİNOLONLARIN GENEL ÖZELLİKLERİ Kimyasal yapı
Kinolonlar klinik kullanıma 1962 yılında nalidiksit asit formunda girmiştir. Nalidiksit asit malarya tedavisinde kullanılan klorokinin sen- tezi ve saflaştırılması sırasında keşfedilmiş, çoğu Enterobacteriaceae üyesine bakterisid etkili bir antibiyotiktir. İdrarda yüksek konsantrasyona ulaşması nedeniyle sadece üriner sistem infeksi- yonlarında kullanılmaya başlanmıştır(32,35). Tamamen sentetik antibiyotikler olan kinolonların temel yapısı, 1. pozisyondaki nitro- jen, 3. pozisyondaki karboksil grubu ve 4. pozis- yondaki karbona çift bağla bağlanmış oksijenin bulunduğu ikili halkadan oluşmaktadır (Şekil 1). 1970’lerde kinolon molekülünün C-6 pozis-
Şekil 1. Kinolon grubu antibiyotiklerin temel yapısı ve bazı kinolonlar(10). 6
5
7
8 1
N 2 4 3
Kinolonların temel yapısı
Norfloksasin
F COOH
N C2H5 HN N
COOH
N C2H5 H3C
COOH
N N
F
N
Siprofloksasin
yonuna bir flor atomunun eklenmesiyle aktivi- tesi arttırılarak ilk florokinolon olan norfloksa- sin elde edilmiş, klinik kullanıma ise 1986 yılın- da girmiştir. Daha sonraları kinolonların yapısı- na piperazinil, metil piperazinil, dimetil pipera- zinil, pirolidinil, metoksi grubu gibi çeşitli ekle- meler yapılarak yeni florokinolonlar türetilmiş ve etki spektrumu genişletilmiştir(10,32,35).
Etki mekanizması
DNA giraz DNA replikasyonu, rekombi- nasyonu ve onarımında görev alır. Topoizomeraz IV ise replikasyon sırasında oluşan yavru DNA iplikçiklerinin birbirinden ayrılarak yavru hüc- relere geçmelerine yardım eder. DNA giraz (topoizomeraz II) enzimi gyrA geni tarafından kodlanan iki A alt birimi ile gyrB geni tarafından kodlanan iki B alt biriminden oluşmaktadır (Şekil 2). Topoizomeraz IV ise parC geni tarafın- dan kodlanan iki parC alt birimi, parE geni tara- fından kodlanan iki parE alt biriminden oluş- maktadır. Tip 2 topoizomerazlardan olan bu iki enzim kinolon grubu antibiyotiklerin hedefini oluşturmaktadır. Topoizomeraz-DNA komplek- sine bağlanan kinolonlar DNA sentezini hızla inhibe ederler. Kinolonların bakterisidal etkileri- nin ortaya çıkmasında DNA sentezinin inhibis- yonu temel olmakla birlikte farklı mekanizmala-
Şekil 1. Kinolon grubu antibiyotiklerin etki mekanizması(7).
rın da hücre ölümünde rol oynadığı sanılmakta- dır. Ayrıca çok yüksek antibiyotik konsantras- yonlarında RNA ve protein sentezinin inhibis- yonu ile bakteriyostatik etki gösterdikleri belir- lenmiştir. Kinolon grubu antibiyotiklerin Gram negatif bakterilerde öncelikli hedefinin DNA giraz, Gram pozitiflerde ise topoizomeraz IV olduğu bilinmektedir(10,31,35).
Antibakteriyel spektrum ve klinik kullanım İlk sentezlenen kinolonların daha çok Gram negatif bakterilere karşı etkinliği bulunur- ken, yeni florokinolonların sentezi ile antibakte- riyel etki spektrumu genişletilerek Gram nega- tif, Gram pozitif ve anaeroplara karşı etkinlik sağlanmıştır. Günümüzde florokinolonlar geni- toüriner, gastrointestinal, solunum yolu, kemik- eklem ve yumuşak doku sistemlerini ilgilendi- ren birçok infeksiyonun tedavisinde kullanıl- maktadır. Florokinolonlar ayrıca veterinerlikte de sıklıkla kullanılan antibiyotikler arasında yer almaktadır(35,37).
DİRENÇ GELİŞMESİ
Kinolon grubu antibiyotiklere direnç diğer antibiyotiklerde olduğu gibi doğal-intrensek ya da sonradan kazanılmış olabilmektedir.
Bakterilerde bazal seviyede sentezlenen dışa geri atım pompaları bulunabilmektedir. Enerjiye bağımlı olan bu pompalar kinolonlar, beta- laktamlar, aminoglikozitler, deterjanlar, boyalar gibi birbirinden yapısal olarak çok farklı anti- mikrobiyalleri hücre dışına atabilmektedir.
Bakterilerde kazanılmış kinolon direnci ise çoğunlukla kromozomal mutasyonlar ile oluş- maktadır. Kromozomal mutasyonlar sonucunda ya kinolonların hedef enzimleri olan DNA giraz ve topoizomeraz IV’ün alt birimlerinde değişik- lik meydana gelmekte ya da kinolonları substrat olarak kullanan çoklu ilaç geri atım pompaları aktive olmaktadır. Bu tip kromozomal mutas- yonlar kinolon direncinde hâlâ en sık ve en temel mekanizmadır. Ayrıca porinlerin sayısı düşürülerek hücre içine alımın azaltılması kino- lon direncine katkıda bulunmaktadır. Nalidiksik asit antimikrobiyal etkisini büyük oranda DNA giraz üzerinden gerçekleştirirken, yeni kinolon türevleri etkisini hem DNA giraz hem de topoi-
DNA+DNA giraz
DNA-DNA giraz kompleksi oluşur; DNA zincirleri kırılır, fakat DNA giraz tarafından onarılır
Kinolon DNA-DNA giraz kompleksini stabilize eder; Kırılan DNA zincirleri ayrılamaz ve DNA replikasyonu bloke olur.
Kırılan DNA zincirleri ayrılır; hücre ölümü gerçekleşir.
Kinolon A A
B B
A A B B
DNA +
DNA giroz
A A B B
A B
A B
zomeraz IV’ü etkileyerek göstermektedir. Her iki hedef enzimde oluşan değişiklikler ile yeni kinolon türevlerine de direnç gelişmekte- dir(1,3,22,35).
Bakterilerde plazmit aracılı kinolon direnci 1987 yılında klinik örnekten izole edilen bir Shigella dysenteriae suşunda plazmit aracılı nalidiksik asit direncinin varlığı bildirilmiş, ancak bu iddia daha sonra kanıtlanmamıştır(18,22). Plazmit aracılı kinolon direncinin varlığı ilk kez 1998 yılında Martinez-Martinez ve ark.(17) tara- fından Alabama Üniversitesi’ndeki bir hastanın idrar örneğinden 1994 yılında izole edilen sip- rofloksasine dirençli K.pneumoniae suşunda gös- terilmiştir. Kinololara dirençte yeni bir dönem açan bu çalışmada suşta saptanan pMG252 plaz- midinin kinolonlara, beta-laktamlara, aminogli- kozitlere, sülfonamidlere, trimetoprim ve klo- ramfenikole direnç genlerini taşıdığı görülmüş- tür. Benzer plazmit aynı zamanda ve aynı kurumda izole edilen başka bir K.pneumoniae ve Escherichia coli suşunda da saptanmıştır. Yapılan araştırmalarla bu plazmitlerin konjugasyon yolu ile E.coli, Citrobacter freundii, Salmonella enterica serovar Typhimurium ve Pseudomonas aeruginosa gibi farklı cins ve türden suşlara aktarılabildiği gösterilmiştir. Transkonjugatlarda nalidiksik asit, norfloksasin, siprofloksasin, klinafloksasin, levofloksasin, pefloksasin, trovafloksasin için MİK’lerin 4-16 kat arttığı saptanmıştır. pMG252 plazmidinin klonlanması sonucu, 218 aminoa- sitten oluşan tekrarlayan pentapeptit ailesine ait bir proteini kodlayan ve qnr (qnrA1) ismi verilen gen bölgesinin plazmit aracılı kinolon direncine neden olduğu belirlenmiştir. İn-vitro çalışmalar- la saflaştırılmış Qnr proteininin E.coli DNA gira- zını siprofloksasinin inhibisyonundan korudu- ğu gösterilmiştir. Qnr proteini tek başına düşük düzey kinolon direncine neden olmasına rağ- men, kromozomal farklı mekanizmaların birlik- teliği ile yüksek düzey kinolon direncine yol açabilmektedir(16,17,32). Daha sonraki yıllarda qnr geni, yeni varyantlarının bulunması ile (qnr, qnrA, qnrA1 gibi) tekrar isimlendirilmiştir.
Ardından yapılan çalışmalarla 2005 yılında qnrS, 2006 yılında qnrB, 2008 yılında qnrC, 2009 yılın- da da qnrD genlerinin varlığı bildirilmiştir. qnrS Japonya’da bir besin zehirlenmesi sırasında 2003
yılında izole edilen Shigella flexneri suşunda saptanmıştır(9). QnrA gibi 218 aminoasitten olu- şan QnrS proteini, QnrA ile % 58 aminoasit ben- zerliği göstermektedir. qnrB Güney Hindistan (Coimbatore)’da 2002 yılında izole edilen ve CTX-M-15 beta-laktamazını üreten bir K.pneu- moniae suşunda identifiye edilmiştir(13). qnrB, pentapeptid ailesinden 226 aminoasitlik bir pro- teini (QnrB) kodlar. QnrB’nin QnrA ile % 40, QnrS ile % 37 oranında aminoasit benzerliği gösterdiği bildirilmiştir. qnrC Çin (Shangai)’de üriner sistemden 2008 yılında izole edilen Proteus mirabilis suşunda bildirilmiştir(39). qnrC’nin kod- ladığı 221 aminoasitlik proteinin qnrA1, qnrB1, qnrS1 ve qnrD tarafından kodlanan proteinlerle sırasıyla % 64, % 42, % 59, % 43 oranında amino- asit benzerliği taşıdığı saptanmıştır. qnrD ise 2009 yılında Çin’de (Henan) 2006-2007 yılların- da insandan izole edilen Salmonella enterica sero- var Bovismorbificans (n:3) ve Kentucky (n:1) suşlarında saptanmıştır(5). Genel olarak Qnr pro- teinleri nalidiksik aside dirence ve norfloksasin, siprofloksasin, levofloksasin gibi florokinolonla- rın duyarlılığında azalmaya neden olmasına rağmen qnrD pozitif suşların siprofloksasine azalmış duyarlılık gösterdikleri, nalidiksik asite ise duyarlı oldukları bildirilmiştir(5,32). Bu güne kadar 6 qnrA, 4 qnrS ve 23 qnrB varyantı bildiril- miştir(11,12).
qnr genleri, SHV, CTX-M, FOX, KPC, VEB, OXA, DHA gibi birçok farklı tipte beta- laktamazla birlikte bulunmaları yanında, aadA1, aadA2, dfrA1, dfrA12, cmlA1, catB2, aac(6’)-Ib-cr, sulI gibi birçok farklı antimikrobiyal direnç geni ile de ilişkilendirilmiştir. Yapılan bazı çalışma- larla qnr genlerinin kaynağı araştırılmış, bir çalışmada qnrA geni varyantlarının Shwanella algae suşunda, qnrS geninin bir homoloğunun Vibrio splendidus’ta, qnrB homologlarının Ste- notrophomonas maltophilia suşlarında bulunduğu saptanmıştır. Daha sonra yapılan çalışmalarda ise Vibrio vulnificus, Vibrio fischeri, Photobacterium profundum gibi bir çok Vibrionaceae türünde bulunan tekrarlayan pentapeptitlerin % 40-67 oranında Qnr proteini ile benzeştiği belirlenmiş- tir. qnr genlerinin su ve çevresel kaynaklı bakte- rilerde bulunması, bu genlerin yoğun kinolon grubu antibiyotik kullanımından dolayı hare- ketli gen transfer elemanlarına aktarıldığı düşü-
nülmektedir(14,16,29,30,36).
2006 yılında farklı bir direnç geni olan aac(6’)-Ib-cr geni keşfedilmiştir. aac(6’)-Ib geni kanamisin, tobramisin ve amikasin direncine neden olan bir aminoglikozit asetiltransferazı kodlar. Bu genin bir varyantı olan aac(6’)-Ib-cr geni ise norfloksasin ve siprofloksasin gibi bazı kinolonların enzimatik inaktivasyonuna ve sonuçta duyarlılığın azalmasına neden olmak- tadır(33).
Düşük düzey kinolon direncine neden olan plazmit aracılı bu mekanizmaların tedavi dozlarındaki kinolon varlığında yüksek düzey direncin ortaya çıkmasını kolaylaştırdığı bildirilmektedir(32).
Diğer plazmit aracılı kinolon direncine neden olan qepA (quinolon efflux pump) geni ise 2007 yılında Japonya ve Belçika’da E.coli suşla- rında gösterilmiştir. qepA geni 14 transmembran geri atım pompalarının MF (major facilitator) ailesiyle ilişkili olan 511 aminoasitlik bir proteini kodlayarak norfloksasin ve siprofloksasin gibi hidrofilik kinolonların hücre dışına pompalan- masına neden olmakta, böylece bu antibiyotikle- rin MİK’lerini arttırmaktadır(41). Bundan bir yıl kadar sonra Fransa’dan qepA’nın bir varyantı olan qepA2’nin varlığı bildirilmiştir(4).
Çok yakın zamanda Velasco ve ark.(38) Serratia marcescens suşlarında kromozom kay- naklı smaqnr genini keşfetmişler, bu genin kino- lon ve florokinolonlarda azalmış duyarlılığa neden olduğunu göstermişlerdir. S.marcescens Db11 suşunda bulunan Smaqnr proteinin QnrB1 proteini ile % 80 oranında aminoasit benzerliği gösterdiği saptanmıştır.
Bugüne kadar yapılmış çalışmalara bakıl- dığında, plazmit aracılı kinolon direnci genleri- nin sıklığının % 1 - % 50 gibi geniş bir aralıkta değiştiği görülmektedir. Bu durum, çalışmalar- da belli ve farklı özellikte bakterilerin seçilme- sinden kaynaklanmaktadır. Plazmit aracılı kino- lon direnç genlerinin kinolonlara duyarlı bakte- rilerde bulunabildiği gösterilmiş olmakla birlik- te, çalışmaların çoğunda kinolonlara dirençli bakteriler -Enrerobacteriaceae üyeleri- incelen- miştir(16).
Türkiye’de plazmit aracılı kinolon direnci Türkiye’de ilk plazmit aracılı kinolon
direnci geni, qnr, 2005 yılında Nazik ve ark.(21) tarafından bildirilmiştir. Yapılan bu çalışmada 49 genişlemiş spektrumlu beta-laktamaz (GSBL) pozitif suşta qnrA geni varlığı araştırılmış, bir Enterobacter cloacae ve bir C.freundii suşunda (% 4) bulunduğu gösterilmiştir. E.cloacae 33 yaşındaki bir erkek hastanın deri apsesinden, C.freundii ise idrar yolu infeksiyonu nedeniyle siprofloksasin ile tedavi edilen 63 yaşında bir erkek hastadan izole edilmiştir. Konjugasyon yolu ile her iki suştaki kinolon direnci EJ53 suşuna aktarılarak traskonjugatları elde edilmiş- tir. E.cloacae transkonjugatlarının nalidiksik asit, kloramfenikol, tetrasiklin, kanamisin, tobrami- sin, streptomisin, sulfonamidler ve trimetop- rime, C.freundii transkonjugatlarının ise bunlara ek olarak gentamisin ve rifampisine dirençli oldukları ve GSBL oluşturdukları belirlenmiştir.
İleri incelemeler sonucu E.cloacae’nin 50 kb kon- jugatif plazmidi üzerinde qnrA ve blaSHV-7 geni bulunduğu saptanmıştır. C.freundii suşunun ise 170 kb konjugatif ve 50 kb non-konjugatif olmak üzere iki plazmitinin olduğu, birincisinde qnrA ve blaVEB-1, ikincisinde blaOXA-48 genlerinin taşındı- ğı gösterilmiştir. Karbapenemleri hidrolize ede- bilen OXA-48 beta-laktamazı ülkemizden sık olmasa da bazı çalışmalarda bildirilmiş olmakla birlikte, VEB-1 tipi GSBL ilk olarak bu çalışmada gösterilmiştir. OXA-48 ve VEB-1 beta-lakta- mazlarının birlikte bulunması, karbapenemler dahil tüm beta-laktamlara dirence yol açmıştır.
Ayrıca farklı direnç genlerinin aynı bakteride bulunması ile nalidiksik asit, kloramfenikol, tet- rasiklin, kanamisin, tobramisin, streptomisin, sulfonamidler, trimetoprim, gentamisin ve rifampisin gibi çoğu farklı gruptan birçok anti- biyotiğe direnç gelişmesine neden olmuştur.
Daha sonra İstanbul, Ankara, İzmir, Kuzey Doğu Anadolu’dan plazmitte kodlanan çeşitli [qnrA, qnrB, qnrS, aaa(b)-1b-cr] kinolon direnç genleri bildirilmiştir (Tablo).
Avşaroğlu ve ark.(2), yiyeceklerden izole edilen Salmonella enterica serovar Virchow suşla- rı ile yaptıkları bir çalışmada kinolon ve ampisi- line direnç mekanizmalarını araştırmışlar, nali- diksik aside dirençli, siprofloksasine azalmış duyarlılık gösteren ve gyrA geninde mutasyon saptanan dokuz suşun üçünde qnrS1 ve bu suş- larda ayrıca TEM-1 tipi beta-laktamaz pozitifliği
Tablo. Plazmit aracılı kinolon direnci ile ilgili Türkiye’de yapılmış çalışmalar.
Kaynak
Nazik ve ark.(21), 2005
Avşaroğlu ve ark.(2), 2007
Nazik ve ark.(20), 2008
Öktem ve ark.(23), 2008
Poirel ve ark.(28), 2008
Öktem ve ark.(25), 2008
Öngen ve Nazik(27), 2008
Nazik ve ark.(19), 2009
Özgümüş ve ark.(24), 2009 Bölge
İstanbul
Ankara
İstanbul
İstanbul Ankara Antalya İzmir Belirtilmemiş
İzmir
İstanbul
İstanbul
Kuzey Doğu kıyı şeridindeki farklı nehirler
İzolasyon yılı 2002-2004
2005-2006
2000,2006
2004
2006
2005-2006
2008
2006-2007
2003-2004
İncelenen toplam suş sayısı
49
9
460
78
248
356
61
1044
183
İncelenen bakteriler (n)
E.coli (36) K.pneumoniae (7) Enterobacter spp. (4) Citrobacter spp. (2) S.Virchow (9)
E.coli (117) K.pneumoniae (108) Acinetobacter spp. (81) Pseudomonas spp. (72) Enterobacter spp. (30) Non-fermentatif Gram negatif çomak (22) P.mirabilis (9) Serratia spp. (8) K.oxytoca (6) P.vulgaris (5) Citrobacter spp. (2) E.coli (34) K.pneumoniae (44)
E.coli (138) K.pneumoniae (110)
Enterobacteriaceae
Campylobacter spp.
E.coli (694) K.pneumoniae (243) Acinetobacter spp. (37) Pseudomonas spp. (29) K.oxytoca (18) Enterobacter spp. (15) S.maltophilia (7) Salmonella spp. (1)
E.coli (88), K.pneumoniae (35), K.oxytoca (12), Enterobacter spp.(23), C.koseri (20), C.freundii (3), P.vulgaris (2)
Araştırılan genler qnrA
qnrA qnrB qnrS qnrA qnrB qnrS
qnrA qnrB qnrS
qnrA qnrB qnrS aac(6’)-lb-cr
qnrA qnrB qnrS qnrA qnrB qnrS qnrA qnrB qnrS aac(6’)-lb-cr
qnrA qnrB qnrS
Bulgular
E.cloacae [qnrA (n:1)]
C.freundii [qnrA (n:1)]
S.Virchow [qnrS1 (n:3)]
E.cloacae [qnrB1 (n:1)]
[qnrS1 (n:2)]
K.pneumoniae [qnrA (n:4)]
E.coli [qnrA (n:1)]
K.pneumoniae [qnrB1 (n:1)]
GSBL (+) suş (n:50) [aac(6’)-lb-cr (suşların % 78’i +)]
qnrA (n:6) qnrS (n:3)
qnrA (saptanmadı) qnrB (saptanmadı) qnrS (saptanmadı) K.pneumoniae [qnrA (n:1) qnrB (n:6) qnrS (n:2)]
E.coli [qnrA (n:3) qnrB (n:2) qnrS (n:1)]
Enterobacter spp.
[qnrA (n:4) qnrS (n:1)]
E.coli [qnrS (n:1)]
K.pneumoniae [qnrS (n:1)]
İlişkili beta-laktamaz
SHV-7 OXA-48 VEB-1
TEM-1
CTX-M-3 CTX-M-15
CTX-M SHV TEM
CTX-M-15 SHV-12 OXA-48
CTX-M SHV TEM
saptamışlardır.
Diğer bir çalışmada, yoğun bakım hasta- larından izole edilen toplam 460 (347’si klinik örnek, 113’ü rektal sürüntü örneğinden) Gram negatif bakteride qnrA, qnrB, qnrS genleri araştı- rılmış, üç (% 0.65) E.cloacae suşunda bir qnrB1 ve iki qnrS1 geni saptanmıştır. Tamamı GSBL pozi- tif ve siprofloksasine duyarlı üç E.cloacae suşun- dan ikisinin CTX-M-3 (qnrS1), birinin ise CTX- M-15 (qnrB1) beta-laktamazını ürettiği belirlen- miştir(20).
Poirel ve ark.(28) Türkiye’de farklı hastane- lerde izole edilen ve GSBL oluşturan toplam 248 E.coli ve K.pneumoniae suşunda qnrA, qnrB, qnrS, aac(6’)-Ib-cr genlerinin sıklığını araştırmışlar, bir K.pneumoniae suşunda farklı plazmitler üzerin- de qnrB1 ve aac(6’)-Ib-cr genlerini saptamışlar, ayrıca aac(6’)-Ib-cr geninin GSBL oluşturan izo- latların (n:50) % 78’inde bulunduğunu göster- mişlerdir.
Öngen ve Nazik(27)’in % 61’i siprofloksasi- ne dirençli olan 61 Campylobacter suşu ile yaptık- ları bir çalışmada qnrA, qnrB ve qnrS genleri araştırılmış ancak araştırılan genlerden herhan- gi birine rastlanmamıştır.
Öktem ve ark.(25) kan kültürlerinden izole edilen 356 Enterobacteriaceae üyesinde qnrA, qnrB ve qnrS genlerinin varlığını araştırmışlar, kino- lon dirençli altı suşta qnrA, üç suşta qnrS geni saptamışlardır. qnrA saptanan suşların ikisinin ve qnrS saptanan suşların birinin GSBL oluştur- duğu gözlenmiştir. Öktem ve ark.(23)’nın yaptık- ları başka bir çalışmada E.coli ve K.pneumoniae suşlarından oluşan 78 suş incelenmiş, dört K.pneumoniae ve bir E.coli suşunda qnrA geni saptanmıştır. Yine aynı araştırmacılar diğer bir çalışmada diz protezi ameliyatı nedeniyle yat- makta olan bir kadın hastanın doku örneğinden izole edilen K.pneumoniae suşunda qnrB geni saptadıklarını bildirmişlerdir(26).
Diğer bir çalışmada 971’i Enterobacteria- ceae üyesi, 73’ü non-fermentatif Gram negatif çomak olmak üzere toplam 1044 suşta qnrA, qnrB, qnrS ve qnr-pozitif suşlar arasında aac(6’)- Ib-cr araştırılmıştır(19). Suşların % 44’ü GSBL pozitif, % 22’si GSBL pozitif ve siprofloksasine dirençli, % 33’ü ise siprofloksasine dirençli bulunmuştur. 20 (% 1.9) suş qnr-pozitif bulunur- ken, qnr-pozitif suşlar arasında üç aac(6’)-Ib-cr
geninin varlığı saptanmıştır. Dört Enterobacter spp., üç E.coli, bir K.pneumoniae suşunda qnrA, altı K.pneumoniae, iki E.coli suşunda qnrB, iki K.pneumoniae, bir E.coli, bir Enterobacter spp.
suşunda qnrS varlığı saptanmıştır. Siproflok- sasine dirençli üç aac(6’)-Ib-cr-pozitif suşun iki- sinin qnrB-pozitif K.pneumoniae, birinin qnrA- pozitif E.coli olduğu belirlenmiştir. qnr geni saptanan 20 suştan, 10’u siprofloksasine dirençli (MİK: >4 μg/mL), 2’si orta duyarlı (MİK: 1-4 μg/mL), 8’i duyarlı (MİK < 1 μg/mL) bulunmuş- tur. qnrS-pozitif bir Enterobacter suşu dışında siprofloksasine dirençli tüm qnr-pozitif suşların TEM, SHV ve CTX-M tipi beta-laktamazlardan en az birini taşıdığı saptanmıştır. Çalışmada CTX-M tipi beta-laktamazların qnr-pozitif suşlar arasında daha sık rastlandığı belirlenmiştir(19). Özgümüş ve ark.(24) Türkiye’nin kuzey- doğu bölgesindeki on nehirden aldıkları su örneklerinden izole ettikleri 183 koliform bakte- ride antibiyotik direnç mekanizmalarını araştı- rırken bir E.coli ve bir K.pneumoniae suşunun transkonjugatlarının nalidiksik asite yüksek düzeyde dirençli (MİK: 128 μg/mL) olduklarını saptamışlardır. Ardından bu suşlarda qnrA, qnrB ve qnrS genlerinin varlığını araştırmışlar ve her iki suşta qnrS geninin bulunduğunu belirlemiş- lerdir. Araştırmacılar nehirler gibi çevresel kay- nakların çoğul dirençli Enterobacteriaceae üyeleri için bir rezervuar rolü oynayabileceğini vurgu- lamışlardır.
Kinolonların klinik kullanıma girmesin- den itibaren yaklaşık 40 yıllık süreçteki bilgileri- mizin aksine kinolonlara direncin plazmitle iliş- kili olabildiği qnr genlerinin gösterilmesiyle gündeme gelmiş ve büyük ilgi uyandırmıştır.
Böylece, birçok antibiyotik grubunda olduğu gibi kinolonların direncinden sorumlu genlerin de plazmitlerle aktarılabiliyor olması, artan direnç oranları ile bu antibiyotiklerin de yakın zamanda klinikte kullanımını sınırlayacak gibi görünmektedir. Ayrıca bu genleri taşıyan suşla- rın in-vitro olarak kinolonlara duyarlı buluna- bilmesi, böylelikle rutinde kullanılan tekniklerle kolayca saptanamaması, gerek antibiyotik kulla- nım politikalarının gerekse infeksiyon kontrol önlemlerinin alınmasında güçlüklere neden ola- bilecektir. Bu konuda dünya genelinde birçok çalışma yapılmış olmakla birlikte, ülkemizde
yukarıda irdelemeye çalıştığımız sınırlı sayıda araştırma bulunmaktadır. Çok merkezli çalış- malarla plazmit aracılı kinolon direnç genlerinin prevalansının takibi, gelecekte kinolon grubu antibiyotiklerin tedavi protokollerindeki yerine ışık tutması açısından önemlidir.
KAYNAKLAR
1. Andriole VT: The quinolones: past, present, and future, Clin Infect Dis 2005;41 (Suppl 2):S113-9.
2. Avsaroglu MD, Helmuth R, Junker E et al: Plasmid- mediated quinolone resistance conferred by qnrS1 in Salmonella enterica serovar Virchow isolated from Turkish food of avian origin, J Antimicrob Chemother 2007;60(5):1146-50.
3. Bradbury BJ, Pucci MJ: Recent advances in bacte- rial topoisomerase inhibitors, Curr Opin Pharmacol 2008;8(5):574-81.
4. Cattoir V, Poirel L, Nordmann P: Plasmid- mediated quinolone resistance pump QepA2 in an Escherichia coli isolate from France, Antimicrob Agents Chemother 2008;52(10):3801-4.
5. Cavaco LM, Hasman H, Xia S, Aarestrup FM:
qnrD, a novel gene conferring transferable quino- lone resistance in Salmonella enterica serovar Kentucky and Bovismorbificans strains of human origin, Antimicrob Agents Chemother 2009;53(2):
603-8.
6. Courvalin P: Plasmid-mediated 4-quinolone resis- tance: a real or apparent absence ?, Antimicrob Agents Chemother 1990;34(5):681-4.
7. Fish DN, North DS: Gatifloxacin, an advanced 8-methoxy fluoroquinolone, Pharmacotherapy 2001;21(1):35-59.
8. Gür D, Ünal S: Resistance to antimicrobial agents in Mediterranean countries, Int J Antimicrob Agents 2001;17(1):21-6.
9. Hata M, Suzuki M, Matsumoto M et al: Cloning of a novel gene for quinolone resistance from a trans- ferable plasmid in Shigella flexneri 2b, Antimicrob Agents Chemother 2005;49(2):801-3.
10. Hooper DC, Strahilevitz J: Quinolones, “Mandell GL, Bennett JE, Dolin R (eds): Mandell, Douglas, and Bennett’s Principles and Practices of Infectious Diseases, 7 ed.” kitabında s. 487-510, Elsevier Chirchill Livingstone, Philadelphia (2010).
11. http://www.lahey.org/qnrstudies/.
12. Jacoby G, Cattoir V, Hooper D et al: qnr gene nomenclature, Antimicrob Agents Chemother 2006;52(7):2297-9.
13. Jacoby GA, Walsh KE, Mills DM et al: qnrB, anot- her plasmid-mediated gene for quinolone resis- tance, Antimicrob Agents Chemother 2006;50(4):
1178-82.
14. Li XZ: Quinolone resistance in bacteria: emphasis on plasmid-mediated mechanisms, Int J Antimic- rob Agents 2005;25(6):453-63.
15. Mammeri H, Van De Loo M, Poirel L, Martinez- Martinez L, Nordmann P: Emergence of plasmid- mediated quinolone resistance in Escherichia coli in Europe, Antimicrob Agents Chemother 2005;
49(1):71-6.
16. Martinez-Martinez L, Eliecer Cano M, Manuel Rodriguez-Martinez J, Calvo J, Pascual A: Plasmid- mediated quinolone resistance, Expert Rev Anti Infect Ther 2008;6(5):685-711.
17. Martinez-Martinez L, Pascual A, Jacoby GA:
Quinolone resistance from a transferable plasmid, Lancet 1998;351(9105):797-9.
18. Munshi MH, Sack DA, Haider K, Ahmed ZU, Rahaman MM, Morshed MG: Plasmid-mediated resistance to nalidixic acid in Shigella dysenteriae type 1, Lancet 1987;2(8556):419-21.
19. Nazik H, İlktaç M, Öngen B: Prevalence of qnrA, qnrB, qnrS and aac(6’)-Ib-cr (in qnr-positive isoa- lates) among the ESBL-positive and/or ciprofloxacin-resistant isolates in Turkey, J Chemother 2009;21(2):219-21.
20. Nazik H, Öngen B, Kuvat N: Investigation of plasmid-mediated quinolone resistance among isolates obtained in a Turkish intensive care unit, Jpn J Infect Dis 2008;61(4):310-2.
21. Nazik H, Poirel L, Nordmann P: Further identifi- cation of plasmid-mediated quinolone resistance determinant in Enterobacteriaceae in Turkey, Antimicrob Agents Chemother 2005;49(5):2146-7.
22. Nordmann P, Poirel L: Emergence of plasmid- mediated resistance to quinolones in Entero- bacteriaceae, J Antimicrob Chemother 2005;56(3):
463-9.
23. Oktem IM, Gulay Z, Bicmen M, Gur D, HITIT Project Study Group: qnrA prevalence in exten- ded-spectrum beta-lactamase-positive Enterobac- teria-ceae isolates from Turkey, Jpn J Infect Dis 2008;61(1):13-7.
24. Ozgumus OB, Sandalli C, Sevim A, Celik-Sevim E, Sivri N: Class 1 and class 2 integrons and plasmid- mediated antibiotic resistance in coliforms isola- ted from ten rivers in Northern Turkey, J Microbiol 2009;47(1):19-27.
25. Öktem İMA, Biçmen M, Gülay Z: Kan kültürlerin- den soyutlanan Enterobacteriaceae izolatlarında plazmit ile ilişkili kinolon direnci genlerinin sap-
tanması, 8. Antimikrobik ve Kemoterapi Günleri, Program ve Özet Kitabı, P.28, Türk Mikrobiyoloji Cem. yayını No.57, İstanbul (2008).
26. Öktem MA, Biçmen M, Gülay Z: Türkiye’den ilk qnrB olgusu, 8. Antimikrobik ve Kemoterapi Günleri, Program ve Özet Kitabı, P.29, Türk Mikrobiyoloji Cem. yayını No.57, İstanbul (2008).
27. Öngen B, Nazik H: Investigation of plasmid medi- ated quinolone resistance among Campylobacter strains, Farmaci e Terapia 2008;25(3-4):37-9.
28. Poirel L, Gür D, Minarini L, Arslan U, Nordmann P: Molecular epidemiology of plasmid mediated quinolone resistance determinants in extended spectrum beta-lactamase producing E.coli and K.pneumoniae isolates from Turkey, 18th European Congres of Cilinical Microbiology and Infectious Diseases, P1527, Barcelona (2008).
29. Poirel L, Liard A, Rodriguez-Martinez JM, Nordmann P: Vibrionaceae as a possible source of Qnr-like quinolone resistance determinants, J Antimicrob Chemother 2005;56(6):1118-21.
30. Poirel L, Rodriguez-Martinez JM, Mammeri H, Liard A, Nordmann P: Origin of plasmid-mediated quinolone resistance determinant QnrA, Antimicrob Agents Chemother 2005;49(8):3523-5.
31. Rice LB, Bonomo RA: Mechanisms of resistance to antibacterial agents, “Murray PR, Baron EJ, Jorgensen JH, Landry ML, Pfaller MA (eds):
Manual of Clinical Microbiology, 9 ed.” kitabında s.1114-45, ASM Press, Washington (2007).
32. Robicsek A, Jacoby GA, Hooper DC: The world- wide emergence of plasmid-mediated quinolone resistance, Lancet Infect Dis 2006;6(10):629-40.
33. Robicsek A, Strahilevitz J, Jacoby GA et al:
Fluoroquinolone-modifying enzyme: a new adap- tation of a common aminoglycoside acetyltransfe- rase, Nat Med 2006;12(1):83-8.
34. Rodriguez-Martinez JM, Poirel L, Pascual A, Nordmann P: Plasmid-mediated quinolone resis- tance in Australia, Microb Drug Resist 2006;12(2):99-102.
35. Ruiz J: Mechanisms of resistance to quinolones:
target alterations, decreased accumulation and DNA gyrase protection, J Antimicrob Chemother 2003;51(5):1109-17.
36. Saga T, Kaku M, Onodera Y, Yamachika S, Sato K, Takase H: Vibrio parahaemolyticus chromosomal qnr homologue VPA0095: demonstration by trans- formation with a mutated gene of its potential to reduce quinolone susceptibility in Escherichia coli, Antimicrob Agents Chemother 2005;49(5):
2144-5.
37. Schwarz S, Chaslus-Dancla E: Use of antimicrobi- als in veterinary medicine and mechanisms of resistance, Vet Res 2001;32(3-4):201-25.
38. Velasco C, Rodriguez-Martinez JM, Briales A, DiazdeAlba P, Calvo J, Pascual A: Smaqnr, a new chromosome-encoded quinolone resistance deter- minant in Serratia marcescens, J Antimicrob Chemother 2009 (doi:10.1093/jac/dkp424):1-4.
39. Wang M, Guo Q, Xu X, et al: New plasmid- mediated quinolone resistance gene, qnrC, found in a clinical isolate of Proteus mirabilis, Antimicrob Agents Chemother 2009;53(5):1892-7.
40. Wang M, Tran JH, Jacoby GA, Zhang Y, Wang F, Hooper DC: Plasmid-mediated quinolone resis- tance in clinical isolates of Escherichia coli from Shanghai, China, Antimicrob Agents Chemother 2003;47(7):2242-8.
41. Yamane K, Wachino J, Suzuki S et al: New plasmid- mediated fluoroquinolone efflux pump, QepA, found in an Escherichia coli clinical isolate, Antimicrob Agents Chemother 2007;51(9):3354- 60.
